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1、第二节.芳香烃,2011年3月25日,在1890 年，德国。 一天，雇马车的人突然增多。马车夫问雇主：“上哪儿去？”答复令人莫名其妙：“随便！”“随便？”从来没有一个地名，叫做“随便”的！马车夫好不容易领会了雇主的意思。马车漫无目的地在街上转悠。雇主似乎无心观赏街景，闭起了双眼，进入了梦乡. 那些雇主难道有钱无处花，雇了马车睡觉？哦，后来，人们才明白，原来是这么回事,庆祝德国化学会成立25 周年的大会上，著名德国化学家凯库勒，讲述 了自己怎样解决了有机化学上的一大难题：“那时候，我正住在伦敦，日夜思索着苯的分子结构该是什么样子的。我徒劳地工作了几个月，毫无所获。一天，我坐在马车回家。由于过度的

2、劳累，我在摇摇晃晃的马车上很快就睡着了。我做了一个梦，梦见我几个月来设想过的种种苯的分子结构式，在我的眼前跳舞。忽然，其中有一个分子结构式变成了一条蛇，这蛇首尾相衔，变成一个环。正在这时，我听见马车夫大声地喊道：先生，克来宾路到了！我这才从梦乡中惊醒。当天晚上，我在这个梦的启发下，终于画出了首尾相接的环式分子结构，解决了有机化学上的这一难题。”坐在台下的一些听众听了，以为凯库勒的成功，全是因为在马车上做了一个梦。于是，他们便雇了马车，在街上漫游，也想做个梦，轻而易举地摘下科学之果。虽然有的人在马车上睡着了，也做起梦来，可是谁也没有从梦中得到什他们不懂得，凯库勒之所以能够成功，是因为他把全部心思

3、用到科学研究上，这样，甚至连他做梦时，也不忘科学研究。凯库勒的成功，与其说是来自马车上的梦，倒不如说是来自那数不清的不眠之夜！,一、苯的物理性质 1.无色，有特殊芳香气味的液体 2.密度小于水 3.不溶于水易溶于有机溶剂 4.熔点5.5, 沸点80.1 5.易挥发（密封保存） 6.苯蒸气有毒 7.如果用冰冷却，苯凝结成无色的晶体,1.十九世纪30年代，欧洲经历空前的技术革命，已经陆续用煤气照明，煤炭工业蒸蒸日上。 2.煤焦油造成严重污染，要想变废为宝，必须对煤焦油进行分离提纯。 3.煤焦油焦臭黑粘，化学家们忍受烧烤熏蒸，辛勤工作在炉前塔旁。 4.1825年6月16日，法拉第向伦敦皇家学会报告，

4、 发现一种新的碳氢化合物。,法拉第获取苯后，科学家们开始研究其组成，其中燃烧法是最重要的方法。,实验：用玻璃棒蘸取少许苯，在酒精灯上点燃，观察现象？,明亮的火焰，产生浓烟,通过李比希得到苯的密度是乙炔的3倍，碳的含量是92.3。求的苯的分子式为C6H6.,写出二种分子式为C6H6的直链烃。,紫红色 不褪,上层橙红色,下层几乎无色,实验：二支试管中，各加入2ml苯，向其中一支试管中滴入2ml滴酸性高锰酸钾溶液;向另外一支试管滴入1ml溴水，振荡后静止。,通过以上的实验，证明苯分子中不存在CC和C=C。苯的结构困扰了当时所有的化学家，经过了几十年也未能突破。 最终由一个曾经学习建筑学的，只因为听了

5、一代宗师李比希的化学讲座，被李比希的魅力所征服，结果成为化学家：他擅长从建筑学的观点研究化学问题，被人称为“化学建筑师”-凯库勒(德国化学家 ),凯库勒在1866年发表的“关于芳香族化合物的研究”一文中，提出两个假说： 1.苯的6个碳原子形成环状闭链，即平面六角闭链。 2.各碳原子之间存在单双键交替形式。,假说1根据事实提出，很快被证实： 苯的一元溴代物只有一种。 他的儿子小帕金以实验证实环状结构的假设。 假说2遇到麻烦。按假说2推知，苯的邻位二元取代物 应有两种（同分异构体）：,然而实验结果并没有发现这一情况。 凯库勒的假说2暴露出缺陷。,1872年凯库勒提出补充论点： 苯分子中碳原子完全以

6、平衡位置为中心进行振荡运动，使得相邻的两个碳原子不断反复进行相吸与相斥，双键因此不断更换位置。苯分子实际如下图所示，不断地进行两种结构的交替运动。,1. 1935年，詹斯用X射线衍射法证实苯环呈 平面的正六边形。凯库勒的假说1被确认为是 反映客观事实的假设。 2. 经修正的凯库勒假说，逐渐被现代化学理 论所采用。 为了纪念凯库勒，他所提出的苯的结构式 被命名为凯库勒结构式，现仍被使用。但苯分 子中并没有交替存在的单、双键。,二、苯分子的结构式及结构简式,分子式 ：C6H6,(不饱和),结构简式：,或,结构式：,（1）苯分子是平面六边形的稳定结构； （2）苯分子中碳碳键是介于碳碳单键与碳碳双键之

7、间的一种独特的键； （3）苯分子中六个碳原子等效，六个氢原子等效。,结构特点：,空间构型：平面正六边形,练习:(1)1866年凯库勒提出了苯的单双键交替的正六边形平面结构（如图所示）,解释了苯的部分性质,但还有一些问题尚未解决,它不能解释的事实是,A、苯不能使溴水褪色 B、苯能与H2发生加成反应 C、溴苯没有同分异构体 D、邻二溴苯只有一种,A、D,（2）现代化学认为苯分子碳碳之间的键是,是介于单键和双键之间的一种独特的键,例题：将下列各种液体或溶液分别于溴水混合并振荡，静置后混合液分成二层，下层几乎呈无色的是,A.苯 B.四氯化碳 C.KI D.酒精,A,2、苯的化学性质,在通常情况下比较稳

8、定，在一定条件下能发生氧化、取代、加成等反应。,苯的化学性质和烷烃、烯烃、炔烃有何异同点?为什么?,思考与交流,（1） 氧化反应：,现象：火焰明亮，带有浓烟,思考：苯燃烧时为什么伴有浓烟？,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,a 燃烧,b 与高锰酸钾反应,三、苯的化学性质,1.苯的氧化反应：在空气中燃烧,但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,2.苯的取代反应：（卤代、硝化、磺化）,（1）卤代反应,苯在三卤化铁催化下可与Cl2、Br2发生取代反应，生成一卤代苯、二卤代苯（主要是邻、对位取代产物）等。,现象：火焰明亮，带有浓烟,思考：苯燃烧时为什么伴有浓烟？,（2）取代反应,a 苯的溴代,反应条件：纯溴(液态)、

9、催化剂,b 苯的硝化,实验思考题：,1.实验开始后,可以看到哪些现象?,2.Fe屑的作用是什么？,3.长导管的作用是什么？,4.为什么导管末端不插入液面下？,与溴反应生成催化剂,液体轻微翻腾，有气体逸出.导管口有白雾，溶液中生成浅黄色沉淀。烧瓶底部有褐色不溶于水的液体,用于导气和冷凝回流,溴化氢易溶于水，防止倒吸。,苯、溴、Fe屑等试剂加入烧瓶的顺序是怎样的？,除去随溴化氢逸出的溴和苯的蒸气,（2）硝化反应,苯与浓硝酸、浓硫酸的混合物在50 60时生成一取代硝基苯；当温度升高至100110时则生成二取代产物间二硝基苯。,硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色的油状液体，密度比水大。难溶于水，易溶于乙

10、醇和乙醚。硝基苯有毒（硝基苯与皮肤接触或它的蒸气被人体吸收，都能引起中毒），是制造染料的重要原料。,实验步骤:先将1.5mL浓硝酸注入大试管中,再慢慢注入2mL浓硫酸,并及时摇匀和冷却. 向冷却后的酸中逐滴加入1mL苯,充分振荡,混和均匀. 将混合物控制在50-60的条件下约10min,实验装置如左图. 将反应后的液体到入盛冷水的烧杯中,可以看到烧杯底部有黄色油状物生成,经过分离得到粗硝基苯. 粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤.将用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏,得到纯硝基苯.,实验注意的问题：,1、配制一定比例浓硫酸和浓硝酸时，为什么要把浓硫酸慢慢注入弄硝

11、酸中？浓硫酸的作用是什么？,答：减慢稀释过程，使浓硫酸稀释时放出的能量均匀释放,浓硫酸的作用：催化剂，吸水剂。,2、为了使反应在50-60下进行，常用的方法是什么？它的优点是什么？,答：水浴加热。 优点是便于控制温度，受热均匀。,3.为什么硝化反应控制在50-60？温度计的作用及其水银球的位置？,答：苯和浓硝酸的沸点低，易挥发：温度计的水银球位于水浴中，控制水浴温度,4、装置中常在试管上连接玻璃管，作用是什么？,答：冷凝兼回流挥发的苯和浓硝酸。,物质的沸点,苯：80.1 硝 酸：83 硝基苯：210.9 ,练习1.实验室里用溴和苯反应制取溴苯。得到粗溴苯后，要用如下操作精制：蒸馏；水洗；用干燥

12、剂干燥；用l0的NaOH溶液洗。正确的操作顺序是（） AB CD,B,练习2.将溴水和苯混合振荡，静置后分液分离，让分离出的苯置于一试管中，加入某些物质后可以在试管口产生白雾，这种物质是 A亚硫酸钠B溴化铁 C锌粉 D铁粉,BD,c 磺化（苯分子中的H原子被磺酸基取代的反应）,+ H2O,（苯磺酸）,+ HOSO3H,3.加成反应,工业制取环己烷的主要方法,环己烷,紫外线的作用,苯的化学性质小结,苯环结构比较稳定，易发生取代反应， 而破坏结构的加成反应和氧化反应比较困难。,（易取代、 能氧化、难加成）,三、苯的同系物,1.含义：苯的苯环上氢原子被烷基代替而得到的芳烃。,甲苯(C7H8) 乙苯(

13、 C8H10) 对二甲苯(C8H10) 六甲基苯(C12H18),只含有一个苯环，且侧链为C-C单键的芳香烃。,CnH2n-6 (n6),2.通式：,（1）氧化反应 a 燃烧反应,现象：火焰明亮并带有浓烟,3.化学性质,b 苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化,实验结论：,苯不能被KMnO4酸性溶液氧化，甲苯能被KMnO4酸性溶液氧化,未褪色,褪色,甲苯被氧化的是侧链，即甲基被氧化，该反应可简单表示为：,（苯甲酸）,这样的氧化反应，都是苯环上的烷烃基被氧化，说明了苯环上的烷烃基比烷烃性质活泼。这活泼性是苯环对烷烃基影响的结果。,苯的同系物的氧化反应,反应机理：,烷基上与苯环直接相连的碳原子直接

14、连氢原子,思考：产物是什么？,可用KMnO4酸性溶液作试剂鉴别苯的同系物和苯、苯的同系物和烷烃。,（2）取代反应 甲苯能发生硝化反应,邻硝基甲苯,对硝基甲苯,2，4，6-三硝基甲苯,简称三硝基甲苯，又叫TNT,是一种淡黄色针状晶体，不溶于水，不稳定，是一种烈性炸药,CH3对苯环的影响使取代反应更易进行,（3）加成反应,(2)苯的同系物含有侧链，性质与苯又有不同,侧链影响苯环，使苯环上的氢原子比苯更易被取代,苯环影响侧链，使侧链能被强氧化剂氧化,(1)苯的同系物和苯都含有苯环，性质相似,氧化反应,取代反应,加成反应,小结：化学性质,四、多环芳烃,多苯代脂烃：苯环通过脂肪烃连在一起,联苯或多联苯：

15、苯环之间通过碳碳单键直接相连,稠环芳烃：苯环之间通过共用苯环的若干环边而形成,二苯甲烷(C13H12),联苯(C12H10),萘(C10H8),蒽(C14H10),芳香烃的来源及其应用,1、来源：a、煤的干馏 b、石油的催化重整,2、应用：简单的芳香烃是基本的有机 化工原料。,芳香烃对健康的危害,苯,稠环 芳烃,是黏合剂、油性涂料、油墨等的常用有机溶剂,操作车间空气中苯的浓度40mgm-3,居室内空气中苯含量平均每小时0.09mgm-3,制鞋、皮革、箱包、家具、喷漆、油漆等工作,引起急性中毒或慢性中毒，诱发白血病,致癌物质,萘过去卫生球的主要成分,秸秆、树叶等不完全燃烧形成的烟雾中,香烟的烟雾中,烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的比较,正四面体型,平面型,直线型,平面正六边形,无色气体，难溶于水,无色液体,易燃，完